蛋白质溶解度与结构状态相关性研究

蛋白质的溶解度是蛋白质-蛋白质和蛋白质-溶剂相互作用达到平衡的热力学表现形式。Bigelow认为蛋白质的溶解度与氨基酸残基的疏水性有关，疏水性越小蛋白质的溶解度越大。蛋白质的溶解性，可用水溶性蛋白质（WSP）、水可分散蛋白质（WDP）、蛋白质分散性指标（PDI）、氮溶解性指标（NSI）来评价；其中PDI和NSI已是美国油脂化学家协会采纳的法定评价方法。

蛋白质的溶解度大小还与pH、离子强度、温度和蛋白质浓度有关。大多数食品蛋白质的溶解度-pH图是一条U形曲线，最低溶解度出现在蛋白质的等电点附近。在低于和高于等电点pH时，蛋白质分别带有净的正电荷或净的负电荷，带电的氨基酸残基的静电排斥和水合作用促进了蛋白质的溶解。但β-乳球蛋白（pI 5.2）和牛血清清蛋白（pI 4.8）即使在它们的等电点时，仍然是高度溶解的，这是因为其分子中表面亲水性残基的数量远高于疏水性残基数量。由于大多数蛋白质在碱性pH为8～9是高度溶解的，因此总是在此pH范围从植物资源中提取蛋白质，然后在pH为4.5～4.8处采用等电点沉淀法从提取液中回收蛋白质。

蛋白质在盐溶液中的溶解度一般遵循下列关系：

lg（S/S_o）=β-K_sc_s

式中 S和S_o——分别代表蛋白质在盐溶液和水中的溶解度

K_s——盐析常数（对盐析类盐K_s是正值，而对盐溶类盐K_s是负值）

c_s——盐的摩尔浓度

β——常数

在低离子强度C_s＜0.5溶液中，盐的离子中和蛋白质表面的电荷，从而产生了电荷屏蔽效应，如果蛋白质含有高比例的非极性区域，那么此电荷屏蔽效应使它的溶解度下降；反之，溶解度提高。当离子强度C_s＞1.0时，盐对蛋白质溶解度具有特异的离子效应，硫酸盐和氟化物（盐）逐渐降低蛋白质的溶解度（盐析），硫氰酸盐和过氯酸盐逐渐提高蛋白质的溶解度（盐溶）。在相同的离子强度时，各种离子对蛋白质溶解度的相对影响遵循Hofmeister系列规律，阴离子提高蛋白质溶解度的能力按下列顺序：，阳离子降低蛋白质溶解度的能力按下列顺序：Ca²⁺，离子的这个性能类似于盐对蛋白质热变性温度的影响。(www.xing528.com)

在恒定的pH和离子强度下，大多数蛋白质的溶解度在0～40℃范围内随温度的升高而提高，而一些高疏水性蛋白质，如β-酪蛋白和一些谷类蛋白质的溶解度却和温度呈负相关。当温度超过40℃时，由于热导致蛋白质结构的展开（变性），促进了聚集和沉淀作用，使蛋白质的溶解度下降。

加入能与水互溶的有机溶剂（如乙醇和丙酮），降低了水介质的介电常数，从而提高了蛋白质分子内和分子间的静电作用力（排斥和吸引），导致蛋白质分子结构的展开。在此展开状态下，介电常数的降低又能促进暴露的肽基团之间氢键的形成和带相反电荷的基团之间的静电相互吸引作用，这些相互作用均导致蛋白质在有机溶剂-水体系中溶解度减少甚至沉淀。有机溶剂-水体系中的疏水相互作用对蛋白质沉淀所起的作用是最低的，这是因为有机溶剂对非极性残基具有增溶的效果。

由于蛋白质的溶解度与它们的结构状态紧密相关，因此，在蛋白质的提取、分离和纯化过程中，它常被用来衡量蛋白质的变性程度。它还是判断蛋白质潜在的应用价值的一个指标。

在低离子强度C_s＜0.5溶液中，盐的离子中和蛋白质表面的电荷，从而产生了电荷屏蔽效应，如果蛋白质含有高比例的非极性区域，那么此电荷屏蔽效应使它的溶解度下降；反之，溶解度提高。当离子强度C_s＞1.0时，盐对蛋白质溶解度具有特异的离子效应，硫酸盐和氟化物（盐）逐渐降低蛋白质的溶解度（盐析），硫氰酸盐和过氯酸盐逐渐提高蛋白质的溶解度（盐溶）。在相同的离子强度时，各种离子对蛋白质溶解度的相对影响遵循Hofmeister系列规律，阴离子提高蛋白质溶解度的能力按下列顺序：，阳离子降低蛋白质溶解度的能力按下列顺序：Ca²⁺，离子的这个性能类似于盐对蛋白质热变性温度的影响。

在恒定的pH和离子强度下，大多数蛋白质的溶解度在0～40℃范围内随温度的升高而提高，而一些高疏水性蛋白质，如β-酪蛋白和一些谷类蛋白质的溶解度却和温度呈负相关。当温度超过40℃时，由于热导致蛋白质结构的展开（变性），促进了聚集和沉淀作用，使蛋白质的溶解度下降。

加入能与水互溶的有机溶剂（如乙醇和丙酮），降低了水介质的介电常数，从而提高了蛋白质分子内和分子间的静电作用力（排斥和吸引），导致蛋白质分子结构的展开。在此展开状态下，介电常数的降低又能促进暴露的肽基团之间氢键的形成和带相反电荷的基团之间的静电相互吸引作用，这些相互作用均导致蛋白质在有机溶剂-水体系中溶解度减少甚至沉淀。有机溶剂-水体系中的疏水相互作用对蛋白质沉淀所起的作用是最低的，这是因为有机溶剂对非极性残基具有增溶的效果。

由于蛋白质的溶解度与它们的结构状态紧密相关，因此，在蛋白质的提取、分离和纯化过程中，它常被用来衡量蛋白质的变性程度。它还是判断蛋白质潜在的应用价值的一个指标。